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藥廠凈化空調(diào)系統(tǒng)有哪些常見問題？如何解決？
2015/7/20 16:07:06
對于制藥企業(yè)而言，高質(zhì)量地建造凈化空調(diào)系統(tǒng)可提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性、降低投資成本；而凈化空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和科學維護可降低其運行成本，提升企業(yè)經(jīng)營業(yè)績。
藥品在生產(chǎn)過程中會受到溫度、濕度、外界環(huán)境、人員及產(chǎn)品污染的影響，同時隨著國際和國內(nèi)藥品生產(chǎn)法規(guī)標準的提升，凈化空調(diào)系統(tǒng)越來越受到藥品監(jiān)管者的關注。現(xiàn)結合作者多年從事制藥企業(yè)凈化空調(diào)系統(tǒng)的運行管理實踐，指出在凈化空調(diào)系統(tǒng)的工程設計、施工及運行維護管理中存在的問題，并提出相應的改進意見。
系統(tǒng)選擇
01
凈化空調(diào)系統(tǒng)是保證藥品生產(chǎn)環(huán)境的關鍵設備。在實際運行中，前期空調(diào)系統(tǒng)劃分不合理，導致在藥品生產(chǎn)中存在交叉污染的風險，房間溫度、濕度波動大，系統(tǒng)調(diào)節(jié)困難，能源消耗高，改造和維護費用高等情況，造成藥品生產(chǎn)環(huán)境不能滿足藥品生產(chǎn)管理法規(guī)的要求，帶來藥品質(zhì)量風險。因此在凈化空調(diào)系統(tǒng)設計時，就應充分考慮以上情況，并減少和避免類似情況的發(fā)生。
藥品生產(chǎn)企業(yè)空調(diào)凈化系統(tǒng)劃分的基本依據(jù)和原則為：
①按照產(chǎn)品的類別進行劃分，以避免交叉污染的風險。
②按照藥品生產(chǎn)環(huán)境(潔凈級別)的不同，不同潔凈級別的房間應劃分為不同的空調(diào)系統(tǒng)進行控制。
③按照室內(nèi)溫濕度的基數(shù)(如18～26℃，45%～60%)和準確度(如± 0．5℃，±5%)來劃分空調(diào)系統(tǒng)。
④按照空間(房間的朝向、樓層)位置等劃分空調(diào)系統(tǒng)，便于風管的布局和安裝，利于后期的運行管理。
⑤按照有毒有害物質(zhì)的危害及含塵濃度情況劃分空調(diào)系統(tǒng)，以避免交叉污染、提高中、高效過濾器的壽命。
⑥按照空調(diào)運行時間、班次的使用情況劃分空調(diào)系統(tǒng)，以利于運行的經(jīng)濟性。
⑦按照房間氣流流形( 層流、亂流) 的不同劃分空調(diào)系統(tǒng)。
⑧房間的濕熱負荷變化較大，且區(qū)域內(nèi)溫濕度需要嚴格控制的房間宜分區(qū)設置系統(tǒng)，或設局部處理裝置(再熱系統(tǒng)、分區(qū)機組系統(tǒng)等)。
⑨為了運行和維修便利，大風量空調(diào)系統(tǒng)應根據(jù)實際情況劃分為不同的小系統(tǒng)，一般以≤40000m3/h風量為宜。
⑩根據(jù)防火分區(qū)的要求，空調(diào)系統(tǒng)的分區(qū)應滿足其建筑物防火分區(qū)的要求。
風量選擇
02
凈化空調(diào)系統(tǒng)的送風量除了滿足潔凈室溫度、濕度的要求，防止外界空氣污染室內(nèi)潔凈度外，還需要置換和稀釋室內(nèi)空氣中的污染物，維持環(huán)境的潔凈級別，保證合理的氣流流向等。在空調(diào)系統(tǒng)的實際運行中，存在房間風量不足導致潔凈度差，房間風量過高導致能耗增加，造成系統(tǒng)調(diào)試時風量平衡困難，運行時系統(tǒng)穩(wěn)定性差。因此在凈化空調(diào)機組系統(tǒng)選型、 采購時，應合理考慮空調(diào)系統(tǒng)風機的送風量;系統(tǒng)正常運行時定期監(jiān)測風量的變化，防止送風量降低影響潔凈室的潔凈度。
空調(diào)風機選型要點
03
1)風機的總送風量應滿足各房間最低的換氣次數(shù)(1h內(nèi)房間的體積流量更換次數(shù))所要求風量。通常依據(jù)房間的潔凈級別和工程經(jīng)驗法則的典型數(shù)值來估算總送風量： FDA和ISPE的CNC( EU D級動態(tài)標準)級空間，6～20次/h；ISO8級(EU C級動態(tài)標準)空間，20～40次/h;ISO7級( EU B級動態(tài)標準) 空間，40～60次/h；ISO5級(EU A級)空間，對于單向流而言，換氣次數(shù)沒有任何關系;氣流速度和形式至關重要。
2)綜合考慮滿足房間去除濕熱源所需要的最低風量。
通常包括以下幾種情況：
①去除房間設備和人員活動所產(chǎn)生的熱量增量所需要的風量;
②清洗活動所產(chǎn)生的濕熱增量所需要的風量；
③由于送風方式和效率的不同所需要的不同風量；
④操作人員的著裝( 潔凈服或隔離衣) 不同所需要的不同風量；
⑤工藝流程及其微粒生成率不同，導致動力裝置需要更多的風量；
⑥房間排氣方式和位置的不同所需要的不同風量。
3)為達到要求的壓差所需的風量， 通常該數(shù)值小于 1) 和 2) 的要求。
4)盡量選擇風機直連方式，減少皮帶維護; 選用風機變頻器，節(jié)能經(jīng)濟運行。
送風量減少的常見情況及處理方法
04
1)風機皮帶磨損打滑導致風機出力減少;更換磨損皮帶，漲緊皮帶張力。
2)風管和靜壓箱之間的軟連接破損漏風;維修和更換軟連接。
3)送風管路接口處漏風;玻璃膠密封或重新連接漏風處密封墊。
4)初、中效空氣過濾器堵塞，送風量不足;監(jiān)測過濾器前后壓差，及時更換過濾器。
5)高效過濾器堵塞，風送不出;定期檢測風口風量和壓差，根據(jù)使用情況確定合理的更換周期。
6) 系統(tǒng)回風、 排風過濾器堵塞， 房間風壓大， 風出不去; 定期清洗和更換過濾器。
7) 送風閥門運行中位置改變，導致閥門關閉，不能送風; 風量調(diào)試完畢后， 鎖緊并固定閥門開度， 貼上位置標識并定期巡檢。
污染物控制
05
根據(jù)藥品工藝及屬性的不同，藥品需要在不同潔凈級別的區(qū)域進行生產(chǎn)。國內(nèi)外相關的藥品生產(chǎn)管理法規(guī)，在其各自頒布的藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理文件中，均對藥品的生產(chǎn)環(huán)境中空氣懸浮粒子數(shù)作了具體規(guī)定。
影響潔凈室潔凈度的因素由兩部分構成: 外源性污染物和內(nèi)源性污染物。外源性污染物包括潔凈室送風引入，以及潔凈室圍護結構的污染物浸入。內(nèi)源性污染物包括作業(yè)人員的產(chǎn)塵，設備和產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)塵?？刂茐m埃粒子污染是凈化空調(diào)系統(tǒng)的一項重要功能，用以保證藥品的純度、均一性和品質(zhì)。凈化空調(diào)系統(tǒng)日常維護和管理的不到位會導致生產(chǎn)停止和藥品報廢的情況時有發(fā)生，應引起空調(diào)系統(tǒng)維護和管理人員的足夠重視。
潔凈室污染物的控制措施如下：
①空調(diào)初、中效過濾器定期清洗或更換，機箱或送風管道應定期清潔。
②高效過濾器定期泄漏率檢測，風量降低或破損及時更換。
③潔凈室的門窗，墻面、地面、頂棚縫隙應密閉，進出潔凈室管線連接處密封，防止外源性污染源進入潔凈室。
④潔凈室內(nèi)人員穿戴適合的無塵工作服，規(guī)范操作，減少不必要的動作。
⑤減少室內(nèi)物料的產(chǎn)塵環(huán)節(jié)，選用密閉方式生產(chǎn)工藝和設備。
⑥進入潔凈室內(nèi)的物料、物品應清潔，采用不易產(chǎn)生塵埃的材質(zhì)，并減少不必要的移動路線。
⑦定期清潔潔凈室內(nèi)各類設備、設施，防止污染物的產(chǎn)生、滯留。
壓差控制
06
潔凈室的壓差是潔凈級別不同的房間之間、或同級別不同潔凈室之間維持一定的靜壓差，其目的是在正常工作或空氣平衡暫時受到破壞時，潔凈室的潔凈度免受鄰室的污染，在國內(nèi)外的藥品生產(chǎn)法規(guī)中也有明確規(guī)定，因此壓差控制在凈化空調(diào)系統(tǒng)中是一個非常重要的環(huán)節(jié)。
在制藥企業(yè)凈化空調(diào)系統(tǒng)的運行中，潔凈室經(jīng)常會出現(xiàn)壓差的過高或過低、波動大，甚至氣流反向等情況，帶來藥品生產(chǎn)的質(zhì)量風險。
根據(jù)多年的經(jīng)驗分析，潔凈室壓差的主要影響因素在于管理和維護不到位，以及系統(tǒng)設計不合理，資金投入不足，造成凈化空調(diào)系統(tǒng)的壓差穩(wěn)定性差，需要頻繁地調(diào)整風機參數(shù)，以及送風、回風、排風閥門。
影響潔凈室壓差的因素和應對措施如下：
1)凈化空調(diào)系統(tǒng)空氣過濾器阻力的變化，引起送風量變化，從而造成室內(nèi)壓差的變化?？啥ㄆ诟鼡Q初、中、高效過濾器;或采用變頻送風機，以實際送風量與設定送風量之差進行風機轉(zhuǎn)速控制，保證送風量恒定。
2)潔凈室門的啟、閉，會引起潔凈室壓差的波動。減少門的啟閉次數(shù)并隨手關門;可設置緩沖室或氣閘間;安裝余壓閥，通過平衡壓塊來改變余壓閥的開度，實現(xiàn)潔凈室壓差的控制。
3)通過差壓變送器檢測室內(nèi)壓力，并控制送風或回風閥門開度，實現(xiàn)潔凈室壓差的控制。
4)房間門窗縫隙漏風量過大，造成壓差的過低?？啥ㄆ跈z修圍護結構及門的密封條，確保氣密性良好。
溫度、相對濕度控制
07
在潔凈室內(nèi)，如果溫度過低，不便于工作的正常進行;而溫度過高，人員排汗增加潔凈室污染;而對溫度、相對濕度敏感的物料，溫度和相對濕度更需要嚴格控制，否則產(chǎn)品質(zhì)量無法保證。因此，保證潔凈室內(nèi)溫度和相對濕度符合工藝要求是空調(diào)系統(tǒng)的重要能力。通常有多種因素引起潔凈室空氣溫度、 相對濕度不符合要求，我們應采取不同的應對措施。
1)有些制藥廠房內(nèi)發(fā)熱設備多且大，如果只按換氣次數(shù)確定，往往會導致潔凈室內(nèi)溫度超標。例如，通過風機過濾單元(FFU)達到A級的凈化區(qū)域，需要單獨配置空調(diào)機組或采用送風支管二次表冷(加熱)方式，控制房間溫度。
2)冷凍水管路設計、安裝、調(diào)試存在問題，造成多套空調(diào)機組并聯(lián)使用時，冷凍水時流量分配不均，空調(diào)機組溫濕度控制困難，應進行管路改造或水平衡調(diào)試。
3)設備維護不到位，導致凈化空調(diào)系統(tǒng)運行時，溫度、相對濕度超出范圍。例如，表冷器結垢、翅片灰塵積聚導致?lián)Q熱效率低，管路堵塞導致水流量不足，冷凍水供應水溫過高，蒸汽供應壓力不足，蒸汽冷凝水疏水不暢等，應加強維護的管理和落實。
凈化空調(diào)機組設計
08
凈化空調(diào)機組是通過對空氣的凈化和熱濕處理，實現(xiàn)制冷、加熱、除濕、加濕、凈化等功能的設備，其設計和選型不當，將給凈化空調(diào)系統(tǒng)的使用造成極大困擾。在進行空調(diào)機組的選型和確認時，需要對可能出現(xiàn)的問題加以關注，減少后期調(diào)試和運行時的麻煩。
1)維修空間不足。例如，表冷器兩側、加熱器兩側距離不足，出現(xiàn)換熱器維修情況，需要拆除箱體和相關部件才能維修。
2)功能段間距不足且未采取其他補救措施，如在風機送風段與中效過濾段距離短，且未加裝均流板，造成風機出口處的中效過濾器整個斷面空氣濾速極不均勻，影響過濾效果，縮短了過濾器的使用壽命。
3)箱體迎風面風速較大，造成了表冷段后凝水盤漂水，若擋水板設計不合理，問題就更嚴重了。所以在選型時表冷器迎風面風速盡量控制在2～ 2.5m/s。
4)機組整體密封性能差，如有空調(diào)機組動力電纜穿越機箱時，與機箱板連接處密封不嚴，甚至不做任何處理。因此在機組驗收嚴把質(zhì)量關。通?！督M合式空調(diào)機組》［4］標準要求是， 凈化空調(diào)箱在箱內(nèi)靜壓為1000Pa時，機內(nèi)漏風率不得超過2% 。
5)機組凝結水系統(tǒng)設計不合理，存水彎不能存水或凝結水不能排出箱體，既影響了空調(diào)機組內(nèi)表面，又影響過濾器的壽命，對熱濕處理還有影響。通常凝水盤高度大于機組負靜壓(水柱高度)50%，冷凝水管坡度≥0。3%，存水彎水封高度為機組最大負靜壓2倍，存水彎總高度約為機組最大負靜壓4倍。
6)表冷器的排水口設計不合理，存水不能排放干凈，造成表冷器凍裂，維護和更換困難。建議在北方使用空調(diào)機組時，當停止冷凍水的使用后，斷開冷送水進出管路，用壓縮空氣吹凈表冷器存水;若仍存有部分冷凍水，可在表冷器內(nèi)充裝適量乙二醇溶液防凍。
節(jié)能運行管理
09
在藥品生產(chǎn)企業(yè)中，凈化空調(diào)系統(tǒng)運行所消耗的能源約占整個企業(yè)能源消耗的20%～30%，由此可見空調(diào)節(jié)能是一項非常重要的工作。由于空調(diào)日常管理和維護不到位，空調(diào)能源隱性浪費的現(xiàn)象非常多，從提高企業(yè)經(jīng)營業(yè)績角度看，實現(xiàn)空調(diào)的節(jié)能運行有非常重要的現(xiàn)實意義。暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗主要取決于空調(diào)冷、熱負荷的確定和空調(diào)系統(tǒng)的合理運行參數(shù)配置，通過良好的運行和維護管理， 完全可以減少凈化空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。
1)由于空調(diào)風機的送風量和壓力損失隨著初、中、高效過濾器阻力增加而發(fā)生變化，為維持房間的潔凈度，新風、送風、回風的風量需要保持一致，因此在空調(diào)系統(tǒng)中設置變頻風機，通過改變風機頻率，定風量變風壓來達到凈化和送風的要求，同時可以達到節(jié)能的要求。
2)每年運行前要對空調(diào)系統(tǒng)進行打壓試驗、清洗除垢，防止換熱效率減低，增加運行費用。
3)定期更換空調(diào)系統(tǒng)的初、中效過濾器，減少風機電能的浪費。
4)過渡季節(jié)加大室外新風的利用，來調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度和濕度。
5)在滿足潔凈區(qū)溫濕度要求的前提下，適當提高(夏季)或降低(冬季)溫濕度控制值。
結語
10
凈化空調(diào)系統(tǒng)是藥品生產(chǎn)的一個關鍵系統(tǒng)。通過對凈化空調(diào)系統(tǒng)在系統(tǒng)選擇、風量選擇、污染物控制、壓差控制、溫度相對濕度控制、凈化空調(diào)機組結構等方面暴露問題的分析，有針對性地從凈化空調(diào)系統(tǒng)的設計、選型、建造、運行管理等方面提出改進意見，從而實現(xiàn)凈化空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定而可靠地運行，降低系統(tǒng)投資成本和運行成本，提升企業(yè)經(jīng)營業(yè)績。
作者：劉學軍，華潤紫竹藥業(yè)有限公司動力裝備部
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